陈晓芳 尤丙夫 姜南 王俊杰

摘要：本文阐述了无锡市西漳环保设备有限公司多年来在铸造行业通风除尘技术的研究开发的体会，结合本公司在铸造各工部通风除尘的典型工程设计应用案例的分析；以及本公司为解决铸造生产过程环境中PM2.5的污染问题，首先在铸造行业中设计开发使用了新型的塑烧板除尘器，该除尘器利用PTFE涂层过滤技术，集合超效除尘、超长寿命、节能环保、安全可靠、性能卓越的特征。适用于处理高浓度、超细和粘性、弱酸碱腐蚀性及含有大量水及油性的铸造、机械、冶金、建材、生物制药以及炉窑高温烟气等产生的生产性粉尘净化，进一步推进和实现，洁净的可循环利用的铸造工业持续、高效的开展生产。

1．我国铸造业发展和环境污染状况

1．1 铸造产业的发展

我国铸造业发展与资源环境约束的矛盾日益突出，环境保护面临严峻的挑战，不但与我们提出的铸造工业技术与国际接轨发展及和谐社会建设的目标不相适应，而且也为铸造行业的持续发展带来不利影响。铸件产量在市场经济的推动下，2001年我国铸件产量1489（万吨），2012年达到4250（万吨），十年以来铸件总产量增加了2.85倍,连续12年雄踞全球之首；2001年我国汽车总产量还只有233.4万辆，经过十多年的发展，我国的汽车年产量已接近2000万辆（2012年生产：1927.2万辆），加剧了铸件生产能力的快速提升和铸造业环境保护严重滞后的矛盾。产量增幅及铸件数量、比例，详见图1。

图1：2000—2012年中国铸件产量变化

1.2 铸造业的大气污染问题

我国现有铸造厂大约3.3万多家，除极少数单位已达到或接近国际先进水平外，大多数铸造厂规模小、生产工艺设备自动化程度低，存在高能耗、高污染、资源浪费的严重问题，是一个污染物排放、资源消耗十分严重的行业。在工业发达国家铸造厂用于环境保护的投资占整个铸造厂设备投资的20%～30%，而我国只占约5%～8%，有相当多的企业甚至不足3%。据测算，以气态污染物为例，每年排放废气约380亿m3左右，粉尘排放约190万吨。因为工艺的差别，铸造行业的生产过程的烟气成份非常复杂，除各类粉尘外，另含有二氧化碳、一氧化碳、硫化物、氮氧化物、苯胺等化学类烟尘等，总体来说，目前我国铸造行业大多数生产过程烟气排放难以稳定地达到国家规定的排放标准，污染十分严重。因此，行业除了应加大结构调整力度外，还要依靠科技、创新机制, 大力发展环境科学技术，以技术创新促进环保工作的进步。大气污染物的控制与治理，已是关乎到铸造行业发展的生死存亡的重大问题。

2．国内外环保除尘发展概述

2．1 国内外发展现状

为了保护环境，国家对生产企业排放烟尘、废气有严格的排放标准规定。目前，国内、外的生产企业大多采用布袋除尘器或静电除尘器等设备除尘。国内为铸造行业配套使用的主要采用脉冲类袋式除尘器，其特点为适应范围较静电除尘、旋风除尘、湿法除尘应用广泛，此产品结构简单、清灰效果好、运行阻力低，能够达到和满足现在的国家烟尘排放标准；但该类除尘器占地面积大，运行维护成本较高。实际应用表明：这些设备受使用条件的限制，对于粒径≤2.5微米（PM2.5）的细微粉尘无法完成微过滤工作(由于布袋的过滤孔径在10微米以上)。而集合超效除尘、超长寿命的，过滤孔径在0.03～0.3微米的除尘新技术革命的代表—塑烧板滤芯除尘器在铸造行业的开发利用基本上还处于开发和实验状态。

2．2 国内外发展趋势

近期国家出台了治理环境的相关政策和规划：

1）2013年国家工业和信息化部正式颁布《铸造行业准入条件》，在2013年的首批申报的企业中，约1/3没有通过准入的审核，不符合的主要原因集中表现在：环境监测结果不符合环保法规GB7078-1996《工业炉窑大气污染物综合排放标准》；GB1327-2001《锅炉窑大气污染物排放标准》；GB/T28001-2011《职业健康安全管理体系的要求》及GB14554-1993《恶臭污染物排放标准》等标准的要求，不符合国家产业发展政策。

2）北京“两会”期间多名委员提案在“关于提高工业污染物排放标准、加大环保管理力度和执法力度，保护大气环境的建议”中强调，要加大环保科技投入，尤其要加大大气污染治理的重大装备研发力度。

3）我国《十二五规划》中已明确了节能产业、资源循环利用产业和环保产业的重点领域为高效照明、建筑节能、节能汽车等节能产品，以及以能源管理为主要模式的节能服务业。先进的污水处理、垃圾处理、大气污染控制、废弃物处理、土地污染治理、监测设备等环保技术和装备，这就为环保节能指明了方向。

4）国家环保深入推进实施《试点区域大气污染防治“十二五”规划》，采取综合治理PM2.5，确保2015年重点区域PM2.5深度下降5％。京、津、冀、珠三角、长三角区域深度下降6％。最近新颁布的《环境空气细颗粒物污染防治技术政策》提出了全面防治PM2.5的总政策，包括工业污染源治理、移动污染源治理、农业污染源治理、其他污染源治理，以及污染的预警和应急措施。

5）与此相应的是工信部出台了《工业和信息化部关于金属工业节能减排的指导意见》，文中指出到2015年每万元工业增加值耗电比2010年降低18％，节能标煤750万吨，二氧化硫排放总量减少10％，污染物排放总量和排放浓度全面达到国家有关标准。

所以从2013年开始，环保节能已成为我国经济发展的重中之重，成为改善民生、发展经济的核心内容。作为高能耗、重污染的铸造、机械、冶金、贵金属回收、钢铁、电力、建材等行业，加快治理PM2.5成为当务之急，迫在眉睫。

我公司根据国内现状和国际技术发展趋势，多年来致力于对铸造行业通风除尘技术的研究开发，针对铸造各工部通风除尘的不同工艺特点，完成了：

1）冲天炉消烟除尘系统；

2）树脂砂造型浇注段和冷却段的烟气除尘装置；

3）中频感应电炉烟尘治理工艺及装置；

4）铸件清理打磨隔离间通风除尘；

5）砂处理烟气加热喷粉保温技术；

等典型工程设计应用方案，率先在铸造生产过程中，针对袋式除尘器对于粒径≤2.5微米（PM2.5）的细微粉尘除尘效果不够理想、占地面积大、设备复杂、结露现象严重等缺陷，特别是对于含油含水粉尘、粒径≤10微米的细微粉尘，无法完成微过滤工作，排放进入大气，容易形成雾霾天气，对人体健康造成危害的现状，推进了铸造环保设备重大的技术突破，利用“微孔过滤技术”，研究开发了塑烧板除尘器，在保证除尘效果的前提下，重点解决PM2.5细微粉尘治理的世界性难题。

3. 工业干法除尘技术的革命—塑烧板除尘器的开发使用

公司开发的适用于铸造、机械、冶金、钢铁、电力、水泥等行业的高效过滤除尘装备，核心技术成果来源于采用功能优异的高分子PE复合材料，通过独特的生产，实现了PTFE涂层的微孔过滤技术。在完成公司承担的“十一五”国家科技支撑项目子课题“工业炉窑高效袋式除尘装置技术及成套设备研究”课题的基础上，通过对塑烧板除尘器的实验研究，形成全新的塑烧板除尘器生产工艺，开发出塑烧板除尘器成熟的系列化产品，拥有8项自主知识产权，制订了产品企业标准，并建立了完善的产品生产线。技术水平达到国内领先、国际先进，实现对粒径≤2.5微米（PM2.5）的细微粉尘的标本兼治。

在国内铸造行业得以应用，首先在无锡某铸造厂清理工部的铸件人工清理打磨流水线上使用（见图2），2012年12月10日，经无锡当地环境监测站监测，颗粒物排放浓度为1.35mg/Nm3，各项性能指标达到设计要求，远低于国内外相关排放标准的限值。经治理后的净化空气完全达到《中华人民共和国国家职业卫生标准GBZ2.1-2007工业场所有害因素职业接触限值 第1部分：化学有害因素》的要求，可循环使用，进行车间或岗位送风。

3.1 塑烧板除尘器形状特点

选用了独特的波浪式塑烧板过滤芯（有别于传统的布袋），一体烧结成型。以外型尺寸：1047mm（长）×63mm（厚）×1550mm（高）的滤芯为例计算，其表面积高达9M2，相当于9个MC型除尘滤袋的表面积。

3.2 塑烧板除尘器的工艺性能、特点

3.2.1 除尘效率超高

塑烧板滤芯具有0.03～0.3微米的过滤孔径，对于粒径≤2.5微米（PM2.5）的细微粉尘，除尘效率为99.999%，可以达到HEPA的过滤效果（High Efficiency Particulate Arresor的缩写，意为：高效空气过滤器，用于：医院/实验室/精密仪器的测试场所）。可有效净化0.1微米的粉尘，排放粉尘浓度≤1mg/Nm3。

3.2.2 使用寿命长

无骨架刚性结构实现超长寿命(由于塑烧板的刚性结构)，因此不存在纤维织物滤袋因骨架磨损引起的寿命问题。寿命长的另一个重要表现还在于，滤板的无故障运行时间长，它不需要进行类似布袋除尘器日常的维护与保养，而良好的清灰特性将保持其稳定的设备阻力，使塑烧板过滤装置可基本实现长期有效免维护运行。

3.2.3 清灰效果好

先进的清灰控制系统—采用智能控制系统，独特的压缩空气反吹装置，使得喷吹效果更有效，且每个元件均采用特殊超长寿命制造的产品质量为保证。独创设计的滤板内腔反吹结构，保证了更高的清灰效率，并极大的减少软性滤袋对压缩空气能量的消减，极大的节省了压缩空气用量。

3.2.4 压力稳定

高分子材料通过特殊烧结工艺形成的多孔刚性滤料，基板为开放的多向微孔结构并保持均孔，表面采用特殊工艺施加了更小孔径的PTFE涂层，微孔涂膜先进制造技术，使除尘过程实现了表面过滤，运行过程中设备阻力不随清灰过程和粉尘的附着程度的改变而变化，阻力恒定，降低设施的运行成本；其耐压、耐腐、耐磨及耐空气冲击性能较布袋强很多，因此其使用寿命一般可达10年以上；由于塑烧板的高精度工艺制造保持了均匀的微米级孔径，表现为过滤压力恒定，运行阻力稳定，除尘精度高，所以还可以处理超细粉尘和高浓度粉尘，并且处理粉尘的原始浓度可达500g/m3以内，可省去系统的预除尘设备。

3.2.5 良好的耐湿及耐微量油性

由于塑烧板表面经过深度处理，孔径细小均匀，具有疏水性，不易粘附含水量较高的粉尘，良好的耐湿及耐微量油性，可处理冷凝结露的烟尘和吸湿性很强的水—尘共存粉尘，同时包括特殊化学粉尘及水雾类等；不受粉尘粒度及比电阻影响，可防静电，除尘效率稳定不变；从实际使用情况来看，即使在冬天严重结露，处理的含水粉尘在饱和水的情况下也能正常使用。

3.2.6 安装方便安全

可横向、纵向任意组合的模块化结构—国内首创的板式模块化组合设计，在不使用工程机械的条件下任意组装，采用数控机床标准模具生产，横插式结构拆装方便，使得现场施工成本大为降低，维护检修方便，采用机电一体化控制设备，设施运行全自动化智能监控。

3.2.7 占地面积小

设备由于采用了具有很高表面积的塑烧板和设计紧凑的多单元化组装式箱体，极大地减少了设备所占用的空间，与袋式和电除尘器相比，减少了2-4倍。

3.2.8 维护更换塑烧板极为方便

只需打开除尘器检修门，拧紧固定塑烧板的两个螺栓即可完成一片滤板的装配。

3.2.9 节能减排的效果好

经处理净化后的空气可回收利用，达到节能减排的效果：以往经净化的空气，颗粒物排放浓度大于10mg/m3，只能通过排气筒排入大气，经过塑烧板除尘器净化的空气，颗粒物排放浓度≤2mg/Nm3，在示范工程中，实测颗粒物排放浓度仅1.35mg/Nm3，低于2mg/Nm3，远低于国内外相关排放标准限值，完全满足即将颁布的新标准要求，并预留了标准进一步趋严的使用空间。净化处理后的气体，可回用进入生产车间，从而节约了处理空气的能耗，具有节约能源、保护环境的优点。

4. 结束语

塑烧板除尘器、铸造工业炉窑的大气污染控制技术、造型线浇注段和冷却段的烟气除尘系统、电炉熔炼烟尘治理系统等的成功应用，真实的把我国铸造行业的环保控制水平提升到了一个崭新的高度。不但促使铸造行业在高速发展中有效地节能减排，促进行业的环保、和谐发展；同时亦为我国铸造行业设立绿色门槛提供了强大的技术支持，促进铸造业重组，达成行业的集约化、专业化、节能化；大幅度地降低生产过程中的污染，真正实现铸造行业的绿色生产。

参考文献：

[1]中国劳动保护科学技术学会、工业防尘专业委员会；工业防尘手册。

[2]中国铸造协会2012年会、绿色铸造对清理装备的诉求。

[3]第二届泛珠三角区域（9+2）铸造学术交流会论文集。

[7]尤丙夫,杨岳兴,姜南； 冲天炉节能减排技术金属加工（热加工）2009年第19期，2009-10-5。